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中断

中断是一种异步事件，由设备在需要服务时生成。例如，当串行端口上有数据可用或以太网数据包到达时，就会生成中断。中断可让驾驶员在事件发生时立即获知，但无需驾驶员花费时间轮询（主动等待）事件。

使用中断的驱动程序的一般架构是在驱动程序启动 / 绑定操作期间创建后台中断处理线程 (IHT)。此线程等待中断发生，并在中断发生时执行某种服务操作。

以串行端口驱动程序为例。由于发生以下任何事件，它可能会收到中断：

一个或多个字符已到达，
室现在可用于传输一个或多个字符，
控制线（例如 DTR）的状态已发生变化。

中断会唤醒 IHT。 IHT 通常通过读取一些状态寄存器来确定事件的原因。然后，它会运行相应的服务函数来处理事件。完成后，IHT 会重新进入休眠状态，等待下一次中断。

例如，如果某个字符到达，IHT 会唤醒，读取指示“有数据可用”的状态寄存器，然后调用一个函数，该函数会将串行端口 FIFO 中的所有可用字符清空到驱动程序的缓冲区中。

无需内核级代码

您可能熟悉使用中断服务例程 (ISR) 的其他操作系统。这些是内核级处理程序，以特权模式运行，并与中断控制器硬件进行交互。

在 Fuchsia 中，内核负责处理中断处理的特权部分，并为驱动程序使用提供线程级函数。

不同之处在于，IHT 在线程级运行，而 ISR 在内核级运行，并且环境非常受限（有时甚至不稳定）。主要优势在于，如果 IHT 崩溃，只会影响驱动程序，而失败的 ISR 可能会影响整个操作系统。

附加到中断

目前，唯一提供中断的总线是 PCI 总线。它支持两种类型：旧版中断和消息信号中断 (MSI)。

因此，如需在 PCI 上使用中断，请执行以下操作：

确定设备支持哪种中断（旧版或 MSI），
将中断模式设置为匹配，
获取设备的中断向量（通常是一个，但可能有多个）的句柄，
启动 IHT 后台线程，
安排 IHT 线程等待中断（在第 3 步中的句柄上）。

步骤 1 和 2 由 `Pci::ConfigureInterruptMode 辅助函数处理：

// Configure interrupt mode.
uint32_t irq_cnt = 1;
fuchsia_hardware_pci::InterruptMode mode;
zx_status_t status = pci.ConfigureInterruptMode(irq_cnt, &mode);
if (status != ZX_OK) {
  // handle error
}

Pci::ConfigureInterruptMode() 接受两个实参：

#include <lib/device-protocol/pci.h>

zx_status_t Pci::ConfigureInterruptMode(uint32_t requested_irq_count,
                                        fpci::InterruptMode* out_mode);

第一个实参 requested_irq_count 是您需要的中断次数。

第二个实参是设备支持的中断模式的输出形参。

配置中断支持后，您需要调用 Pci::MapInterrupt() 来创建所选中断的句柄。请注意，Pci::MapInterrupt() 具有以下原型：

#include <lib/device-protocol/pci.h>

zx_status_t Pci::MapInterrupt(uint32_t which_irq, zx::interrupt* out_interrupt);

第一个实参 which_irq 表示您所需的设备相关中断号，第二个实参是指向已创建的中断对象的指针。

您现在有了一个中断处理程序。

请注意，绝大多数设备只有一个中断，因此简单地将 0 传递给 which_irq 是正常的。如果设备确实有多个中断，通常的做法是在 for 循环中运行 pci::MapInterrupt() 函数，并将句柄绑定到每个中断。

等待中断

在 IHT 中，您调用 zx::interrupt::wait() 等待中断。以下原型适用：

zx_status_t zx::interrupt::wait(zx::time* out_timestamp);

第一个形参可以是 nullptr（典型情况），也可以是指向时间戳的指针，该时间戳表示中断触发的时间（以纳秒为单位，相对于使用 zx_clock_get_monotonic() 获取的单调时钟源）。

因此，典型的 IHT 具有以下形状：

int MyDevice::IrqThread() {
    for (;;) {
        zx_status_t status = dev->irq_.wait(nullptr);
        // do stuff
    }
}

设备类具有一个成员（此处为 irq_），该成员是从 Pci::MapInterrupt() 获取的对象。

边沿触发中断模式与电平触发中断模式

中断硬件可以在两种模式下运行：“边沿”或“电平”。

在边沿模式下，中断在有效上升沿（当硬件信号从非有效变为有效时）触发，并作为单次触发工作。也就是说，信号必须先恢复为不活跃状态，然后才能再次被识别。

在电平模式下，当硬件信号处于有效状态时，中断处于有效状态。

通常，当中断是专用时，使用边沿模式；当中断由多个设备共享时，使用电平模式（因为您希望中断保持有效，直到所有设备都已取消断言其请求线路）。

Zircon 内核会自动根据需要屏蔽和取消屏蔽中断。对于电平触发的硬件中断，zx::interrupt::wait() 会在返回之前屏蔽中断，并在下次调用时取消屏蔽中断。对于边沿触发的中断，中断保持未屏蔽状态。

IHT 不应执行任何长时间运行的任务。对于执行耗时任务的驱动程序，请使用工作器线程。

关闭使用中断的驱动程序

为了干净地关闭使用中断的驱动程序，您可以使用 zx::interrupt::destroy() 来中止 zx::interrupt::wait() 调用。

其思路是，当前景线程确定应关闭驱动程序时，只需销毁中断句柄，即可导致 IHT 关闭：

void MyDevice::Stop() {
  // destroy the handle, this will cause zx_interrupt_wait() to pop
  irq_.destroy();
  irq_thread_.join();
  ...
}

int MyDevice::IrqThread() {
    ...
    for(;;) {
        zx_status_t status = irq_.wait(nullptr);
        if (status == ZX_ERR_CANCELED) {
            // we are being shut down, do any cleanups required
            ...
            break;
        }
        ...
    }
}

当主线程被请求关闭时，会销毁中断句柄。这会导致 IHT 的 zx::interrupt::wait() 调用因错误代码而唤醒。 IHT 会查看错误代码（在本例中为 ZX_ERR_CANCELED），并决定结束。与此同时，主线程正在等待通过调用 thread::join() 来联接 IHT。IHT 退出后，thread::join() 会返回，主线程可以完成其处理。

建议高级读者查看一些其他可用的中断相关函数：